Warum Strömungssimulation?
In einer Welt ohne Strömungssimulation beruht die Entwicklung neuer Produkte auf Erfahrung und auf dem Bau von Prototypen. In Abhängigkeit der Größe des Produkts oder von den erforderlichen Materialen kann dieser Schritt sehr zeitaufwändig und teuer sein. Die Betriebsbedingungen können auch nicht immer ohne weiteres realisiert werden (z.B. sehr hohe Temperaturen, Sloshing-Effekte, Über- oder Hyperschallgeschwindigkeiten). Die Analyse eines Prototyps erfolgt durch Messungen, die auch sehr herausfordernd sein können. Außerdem liefern Messungen nur Werte von einer begrenzten Anzahl an Strömungsgrößen (typischerweise Geschwindigkeit, Druck und Temperatur) und nur an einer geringen Anzahl von Messpunkten. Andere wichtige Kenngrößen wie z.B. Turbulenz sind sehr schwer messbar. Sensoren liefern nur punktuelle Messwerte, wodurch komplexe Zusammenhänge oder lokale Effekte oft nicht dargestellt werden können.
Mit einem numerischen Modell werden hingegen ALLE Strömungsgrößen an JEDEM Ort Ihres Produktes sichtbar. Bereiche, die beim Bau eines Prototyps nicht erreichbar sind, können unter der Lupe genommen werden. Auch die Strömung von Medien, die nicht sichtbar sind (z.B. Luft) werden problemlos visualisiert. Der Einfluss von Geometrieparametern oder verschiedenen Betriebsbedingungen können untersucht werden. Die Strömungssimulation liefert Ihnen ein besseres Prozessverständnis in kürzerer Zeit. Somit können Sie schon früh in der Entwicklungsphase Konzepte ausschließen und Optimierungen durchführen. Der „reale“ Prototyp wird durch einen numerischen Prototyp ersetzt, mit dem Sie Ihr Produkt schneller, effizienter und somit kostensparend an den Markt bringen können.
Wo wird Strömungssimulation eingesetzt?
Die kurze Antwort lautet: Überall!
Generell wird Strömungssimulation in allen technischen und wissenschaftlichen Bereichen eingesetzt, um das Verhalten von einem oder mehreren fließenden Medien zu analysieren, bzw. zu optimieren. Überall dort, wo Strömungen, Wärmeübertragungen oder aerodynamische Effekte eine wichtige Rolle spielen, können numerische Modelle eingesetzt werden.
Im Maschinen- und Anlagenbau werden Pumpen, Turbinen oder Wärmetauscher durch Druckverlustminimierung und Optimierung der Strömungsführung mittels CFD effizienter gestaltet.
Strömungssimulationen werden auch in allen Bereichen der Autoindustrie durchgeführt. Einerseits kann die Aerodynamik eines Fahrzeugs oder eines Bauteils verbessert werden. Anderseits können die inneren Strömungen für Motorkühlung oder Klimatisierung im Fahrzeug optimiert werden.
Auch in der Luft- und Raumfahrt ist die Strömungssimulation ein zentrales Werkzeug, um Auftrieb und Widerstand von Tragflächen, Triebwerke oder Rümpfe zu optimieren. Aber auch für die Analyse von Luftströmungen in der Kabine oder Kerosin- und Kühlluftströmungen im Triebwerk sind CFD-Berechnungen eine große Hilfe.
Darüber hinaus wird CFD im Bauwesen zur Untersuchung von Windlasten, Rauchabzugssystemen oder der Belüftung von Gebäuden eingesetzt. In der Verfahrenstechnik und Umwelttechnik hilft sie, Strömungen in Rohrleitungen, Kläranlagen oder bei der Ausbreitung von Schadstoffen zu verstehen. Selbst in der Medizin kommt sie zum Einsatz, etwa bei der Simulation von Blutströmungen in Gefäßen oder der Entwicklung von Beatmungsgeräten.
Insgesamt ermöglicht die Strömungssimulation die Analyse und Optimierung von Strömungen mit Gasen, Gasmischungen, Flüssigkeiten, Flüssigkeitsmischungen oder Mehrphasenmedien (Freie Oberfläche, Partikelströmungen oder Verdampfung/Kondensation) in allen möglichen Anwendungsbereichen.
Anwendungsbeispiele
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Wir besprechen schon in der Angebotsphase Ihre Fragestellung und Ihre Erwartungen sehr intensiv, so dass Sie mit einem fairen Budget möglichst viel Erkenntnisse aus der Simulation gewinnen können. Sie stellen uns die Geometrie der Anlage oder des Produktes im CAD-Format und die Rand- und Betriebsbedingungen zur Verfügung und wir übernehmen das dann in die Strömungssimulation. Die Ergebnisse und die möglichen Maßnahmen werden anschließend mit Ihnen diskutiert.
Ihre Ansprechpartner
Benoit Bosc-Bierne
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benoit.bosc-bierne(at)keller-lufttechnik.de